JP5409344B2 - Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device.
従来の半導体装置には、半導体チップを収容するケース内に半導体チップを搭載し、半導体チップとケースの内面に露出する接続端子の端子面とを電気的に接続しているものがある(例えば、特許文献1から4参照)。これらの半導体装置では、ケース内部にゲル状樹脂(封止材)を充填して、収容する半導体チップや導通に用いる接続端子(ワイヤ)等を埋設することで、ケース内の収容物を保護している。 Some conventional semiconductor devices have a semiconductor chip mounted in a case housing the semiconductor chip, and electrically connect the semiconductor chip and the terminal surface of the connection terminal exposed on the inner surface of the case (for example, (See Patent Documents 1 to 4). In these semiconductor devices, the inside of the case is filled with a gel resin (sealing material), and the semiconductor chip to be accommodated, the connection terminals (wires) used for conduction, etc. are buried, thereby protecting the contents in the case. ing.
また、半導体チップは、使用時の発熱による故障を抑制するため放熱を行う必要がある。そのため、下記の特許文献1から4では、収容ケースの底面が、熱伝導を促進する金属で形成されており、半導体チップで生じる熱を放熱する放熱板として利用し、放熱を行う構成となっている。 Further, the semiconductor chip needs to dissipate heat in order to suppress failure due to heat generation during use. For this reason, in Patent Documents 1 to 4 below, the bottom surface of the housing case is formed of a metal that promotes heat conduction, and the heat generated by the semiconductor chip is used as a heat radiating plate to radiate heat. Yes.
しかし、従来の半導体装置では放熱が不十分であった。半導体装置のうち、例えば大電流を扱うパワーモジュールでは、発熱量が大きいため効率的な放熱が求められるが、上述の半導体装置では、半導体チップを搭載した収容ケース底面からの放熱が支配的となっている。これは、封止材として用いられるゲル状樹脂の熱伝導性が低く、封止材側からの効率的な放熱を行うことが困難となっているためであり、放熱効率の向上という点から改善する余地があった。 However, heat radiation is insufficient in the conventional semiconductor device. Among semiconductor devices, for example, a power module that handles a large current requires a large amount of heat generation, so that efficient heat dissipation is required. However, in the above-described semiconductor device, heat dissipation from the bottom surface of the housing case on which the semiconductor chip is mounted is dominant. ing. This is because the thermal conductivity of the gel-like resin used as the sealing material is low, making it difficult to efficiently radiate heat from the sealing material side. There was room to do.
また、上記構成の半導体装置に対しては、信頼性試験として、急激な加熱冷却を繰り返す熱衝撃試験が実施される。この試験において半導体装置を急激に加熱すると、接続端子の接合部に亀裂が生じやすかった。特に、接続端子は通常ハンダ付けにより接続されているが、このハンダ界面に亀裂が生じやすく、求める高信頼性が得られにくかった。すなわち、樹脂材料からなる封止材の熱膨張係数が、導電性材料(金属材料)からなる接続端子よりも低いため、半導体装置を加熱すると封止材の熱膨張により接続端子の接合部に張力が加わり、亀裂が生じ易くなっていた。 For the semiconductor device having the above-described configuration, a thermal shock test in which rapid heating and cooling are repeated is performed as a reliability test. In this test, when the semiconductor device was heated rapidly, cracks were likely to occur in the joint portion of the connection terminal. In particular, the connection terminals are usually connected by soldering, but cracks are likely to occur at the solder interface, making it difficult to obtain the required high reliability. That is, since the thermal expansion coefficient of the sealing material made of a resin material is lower than that of the connection terminal made of a conductive material (metal material), when the semiconductor device is heated, the tensile force is applied to the connection portion of the connection terminal due to the thermal expansion of the sealing material. Was added, and cracking was likely to occur.
上述の半導体装置のように放熱が不十分であると、このような接続端子の結合部の破損も生じ易くなり、さらなる装置の信頼性低下に繋がる。 If the heat dissipation is insufficient as in the above-described semiconductor device, the connecting portion of the connection terminal is liable to be damaged, leading to further reduction in the reliability of the device.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、放熱効率の向上と接続端子の結合部の破損抑制とを図り、電気的な信頼性の向上を可能とする半導体装置を提供することを目的とする。また、このような半導体装置の製造方法を提供することをあわせて目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a semiconductor device capable of improving heat dissipation efficiency and suppressing breakage of a connecting portion of a connection terminal and improving electrical reliability. For the purpose. It is another object to provide a method for manufacturing such a semiconductor device.
上記の課題を解決するため、本発明の半導体装置は、半導体チップと、前記半導体チップを内部に収容する収容ケースと、前記半導体チップの上面に一端が接続された接続端子と、前記収容ケースの内部に充填されて前記半導体チップ及び前記接続端子を埋設する封止層と、前記封止層の上部に、前記封止層の材料よりも高い伝熱性を有する材料を用いて設けられ、前記接続端子と熱的に接続された蓋材と、を有し、前記接続端子と前記蓋材との間に両者に当接して設けられた絶縁性を有する熱伝導層を有し、前記接続端子が帯状であり、前記熱伝導層と帯面で当接しており、前記接続端子を複数有し、前記熱伝導層は、前記複数の接続端子にまたがって当接しており、前記収容ケースの内壁に凹部が設けられ、前記蓋材が前記凹部に嵌合しており、前記凹部は、前記内壁に沿って前記収容ケースの内部を囲むように連続する帯状のものであり、前記蓋材は、貫通孔が設けられるとともに、前記凹部の全体に嵌合していることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor chip, a housing case that houses the semiconductor chip, a connection terminal having one end connected to an upper surface of the semiconductor chip, and a housing case. A sealing layer that is filled inside to embed the semiconductor chip and the connection terminal, and an upper part of the sealing layer is provided using a material having higher heat conductivity than the material of the sealing layer, and the connection A lid member thermally connected to the terminal, and a heat conductive layer having an insulating property provided between the connection terminal and the lid member in contact with both, wherein the connection terminal is It has a band shape, is in contact with the heat conducting layer at the band surface, has a plurality of the connection terminals, the heat conduction layer is in contact with the plurality of connection terminals, and is on the inner wall of the housing case A recess is provided, and the lid member is fitted into the recess. Cage, the recess is of a strip-shaped continuous to surround the inside of the housing case along said inner wall, said lid member is a through-hole is provided, fitted in the entire of the recess It is characterized by that.
この構成によれば、半導体チップで発生した熱は、接続端子を介して蓋材に伝わることとなる。蓋材は封止層よりも高い熱伝導性を有しているため、半導体チップで発生した熱が封止層を介して放熱されていた従来の構造と比べ、封止層側からの効率的な放熱を可能とし、装置全体として放熱効率を向上させることができる。 According to this configuration, heat generated in the semiconductor chip is transmitted to the lid member via the connection terminal. Since the lid material has higher thermal conductivity than the sealing layer, it is more efficient from the sealing layer side than the conventional structure in which the heat generated in the semiconductor chip is dissipated through the sealing layer. Heat dissipation can be achieved, and the heat dissipation efficiency of the entire apparatus can be improved.
また、使用環境や使用発熱によって装置が加熱され、封止材の熱膨張により接続端子の接合部に張力が加わるとしても、蓋材の自重によって封止材の上から接合部に荷重が係った状態であるため、接合部における亀裂発生が抑制される。さらに、本発明の半導体装置では、上述のように放熱効率が向上しているため、封止材の熱膨張による体積変化自体を抑制することができるため、熱衝撃が抑制され、亀裂発生を抑えることができる。
In addition, even if the device is heated by the usage environment or heat generation and tension is applied to the joint of the connection terminal due to the thermal expansion of the sealing material, a load is applied from above the sealing material to the joint due to the weight of the lid. Therefore, the occurrence of cracks at the joint is suppressed. Furthermore, in the semiconductor device of the present invention, since the heat dissipation efficiency is improved as described above, the volume change itself due to the thermal expansion of the sealing material can be suppressed, so that the thermal shock is suppressed and the generation of cracks is suppressed. it is Ru can.
また、この構成によれば、接続端子と蓋材との間の熱伝導を促進し放熱の効率を高めることができる。また、熱伝導層が絶縁性を有することとしているため、例えば蓋材が導電性を有している場合であっても、動作不良を起こすことなく放熱を行うことができる。
Further, according to the configuration of this, it is possible to increase the efficiency of promoting dissipated heat conduction between the connection terminal and the lid. Further, since the heat conductive layer has insulating properties, for example, even when the lid member has conductivity, heat can be radiated without causing malfunction.
また、この構成によれば、熱伝導層と接続端子との接触面積が大きくなるため、効率的に熱を伝えることができ、放熱効率をより向上させることができる。
Further, according to the configuration of this, the contact area between the connection terminals and the heat conductive layer is increased, can be efficiently conduct heat, it is possible to further improve the heat radiation efficiency.
また、この構成によれば、複数の接合子を介して放熱することができるため、放熱効率を高めることができる。熱伝導層は絶縁性を有することとしているため、複数の接続端子にまたがって配置されていても動作不良を起こすことなく放熱を行うことができる。
Further, according to the configuration of this, it is possible to heat radiation through a plurality of zygote, it is possible to increase the heat radiation efficiency. Since the heat conductive layer has insulating properties, heat can be radiated without causing malfunction even when the heat conductive layer is disposed across a plurality of connection terminals.
また、封止材の体積膨張による応力が蓋材の自重を超える場合には、封止材の上に蓋材が配置されていても封止材が蓋材を押し上げ、結果として接合部に亀裂を発生させるおそれがある。しかし、この構成によれば、蓋材が収容ケースに設けられた凹部に嵌合しているため、封止材の熱膨張によって蓋材が押し上げられることなく、接合部に確実に荷重をかけ続けることができ、接合部の亀裂発生を抑制することができる。
したがって、電気的な信頼性の向上を可能とする半導体装置とすることができる。
Further, when the stress due to volume expansion of the sealing material is greater than the weight of the lid, even sealing material have been arranged lid on the sealing material pushes the lid, crack joint as a result May occur. However, according to this configuration, since the lid member is fitted in the recess provided in the housing case, the lid member is not pushed up by the thermal expansion of the sealing material, and the load is reliably applied to the joint portion. And the occurrence of cracks in the joint can be suppressed.
Therefore, the semiconductor device can be improved in electrical reliability.
本発明においては、高さ方向に湾曲または屈曲した前記接続端子を複数有し、湾曲または屈曲した各接続端子の高さ方向の頂点位置が、いずれも等しいことが望ましい。
この構成によれば、すべての接続端子を熱伝導層を介して蓋材の下面(接続端子側の面)に接触させることが容易となる。
In the present invention, it is preferable that a plurality of the connection terminals curved or bent in the height direction are provided, and the vertex positions in the height direction of the respective connection terminals bent or bent are equal.
According to this structure, it becomes easy to make all the connection terminals contact the lower surface (surface on the connection terminal side) of the lid member via the heat conductive layer.
本発明においては、前記収容ケースは、前記半導体チップを配置する面の下側に放熱板を有することが望ましい。
この構成によれば、封止層側からの放熱に加え、半導体チップを配置する面からの放熱も容易となり、放熱効率が高い半導体装置とすることができる。
In the present invention, it is desirable that the housing case has a heat radiating plate below a surface on which the semiconductor chip is arranged.
According to this configuration, in addition to heat radiation from the sealing layer side, heat radiation from the surface on which the semiconductor chip is disposed is facilitated, and a semiconductor device with high heat radiation efficiency can be obtained.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、収容ケース内に半導体チップを収容した半導体装置の製造方法であって、一端が前記半導体チップ上にハンダ付けされた接続端子に、絶縁性を有する形成材料を用いて前記接続端子に当接した熱伝導層を設ける工程と、貫通孔を有する蓋材を、前記貫通孔が前記熱伝導層と平面的に重ならない位置となるように前記熱伝導層の上部に当接させて配置する工程と、前記貫通孔を介して、前記収容ケースと前記蓋材とに囲まれた空間に封止材を充填する工程と、を有し、前記収容ケースには、内壁に沿って前記収容ケースの内部を囲むように連続する帯状の凹部が設けられ、前記蓋材を配置する工程では、前記蓋材を前記熱伝導層に当接させながら前記接続端子を押し下げることで、前記熱伝導層と前記蓋材とを密着させ、前記凹部の全体に前記蓋材を嵌合させることを特徴とする。
この構成によれば、接続端子、熱伝導層、蓋材を確実に接触させた上で、予め蓋材に設けられた貫通孔から封止材を充填するため、接続端子、熱伝導層、蓋材が接触した封止構造を容易に形成することができる。
The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor chip is accommodated in a housing case, wherein one end of the connection terminal soldered on the semiconductor chip is formed with insulation. A step of providing a heat conductive layer in contact with the connection terminal using a material, and a lid member having a through hole, wherein the heat conductive layer is positioned so that the through hole does not overlap the heat conductive layer in a plane. placing is brought into contact with the upper part of, through the through-holes, have a, a step of filling a sealing material surrounded by said housing case and said cover member space, the housing case Is provided with a continuous belt-shaped recess so as to surround the inside of the housing case along the inner wall, and in the step of arranging the lid member, the connection terminal is placed while the lid member is in contact with the heat conductive layer. By pushing down, the heat conductive layer and the To adhere the timber, characterized in that fitting the lid member to the whole of the recess.
According to this configuration, since the connection terminal, the heat conductive layer, and the lid material are securely brought into contact with each other, and the sealing material is filled from the through hole provided in the lid material in advance, the connection terminal, the heat conduction layer, the lid A sealing structure in contact with the material can be easily formed.
また、この構成によれば、封止材の充填時に封止材の流動によって蓋材が持ち上がることがない。そのため、接続端子、熱伝導層、蓋材が確実に接触した封止構造を良好に形成することができる。 Further, according to the configuration of this, there is never lifted lid by the flow of the sealing material during the filling of the sealant. Therefore, it is possible to satisfactorily form a sealing structure in which the connection terminal, the heat conductive layer, and the lid material are in reliable contact.
本発明の半導体装置によれば、半導体チップで発生した熱が接続端子、熱伝導層を介して蓋材に伝わる。そのため、従来の構造では困難であった封止層側からの効率的な放熱を可能とし、放熱効率を向上させることができる。
また、使用環境や使用発熱によって装置が加熱され、接続端子の接合部に張力が加わるとしても、接合部には蓋材の自重によって荷重がかかっているため、亀裂発生が抑制される。さらに、本発明の半導体装置では、上述のように放熱効率が向上しているため、熱衝撃も抑制され、亀裂発生を抑えることができる。
したがって、電気的な信頼性の向上を可能とする半導体装置とすることができる。
According to the semiconductor device of the present invention, heat generated in the semiconductor chip is transmitted to the lid member via the connection terminal and the heat conductive layer. Therefore, it is possible to efficiently dissipate heat from the sealing layer side, which is difficult with the conventional structure, and to improve heat dissipating efficiency.
In addition, even if the device is heated by the use environment and heat generation and tension is applied to the joint portion of the connection terminal, the load is applied to the joint portion by the dead weight of the lid material, so that the generation of cracks is suppressed. Furthermore, in the semiconductor device of the present invention, since the heat dissipation efficiency is improved as described above, thermal shock is also suppressed and cracking can be suppressed.
Therefore, the semiconductor device can be improved in electrical reliability.
[第1実施形態]
以下、図1〜図3を参照しながら、本発明の実施形態に係る半導体装置について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
[First Embodiment]
A semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In all the drawings below, the dimensions and ratios of the constituent elements are appropriately changed in order to make the drawings easy to see.
図1は、本実施形態の半導体装置1Aの平面図であり、図2は、図1の線分A−Aにおける概略断面図である。
FIG. 1 is a plan view of a
図1,2に示すように、本実施形態に係る半導体装置1Aは、半導体チップ2および半導体チップ2が配置される基板3と、これらを内部に収容する収容ケース4と、半導体チップ2に一端が接続され、上方(高さ方向)に屈曲して設けられた接続端子6と、接続端子6の上部に設けられた熱伝導層7と、熱伝導層7に接して設けられた蓋材8と、収容ケース4の内壁と蓋材8とで囲まれた空間に充填され、半導体チップ2、セラミック基板3及び接続端子6を埋設する封止層9と、を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor device 1 </ b> A according to the present embodiment includes a
基板3は、セラミックスを形成材料とする基板本体3aと、基板本体3aの上面に設けられた配線パターン3bと、を有している。図では、2つの配線パターン3bが形成されているものとして示しており、これらは互いに離間して形成されている。
The
収容ケース4は、上面41aに基板3及び半導体チップ2を順番に積層する平面視矩形板状の底壁板部41と、底壁板部41の上面41aの周縁から上方に延びて平面視矩形環状に形成された周壁部42とを備えた箱型に形成されている。なお、収容ケース4の内部とは、底壁板部41と周壁部12とによって囲繞される空間部分を示している。
The
底壁板部41は、半導体チップ2において生じる熱を外方に放熱させる放熱板としての機能を有している。底壁板部41の形成材料としては、例えば、銅(Cu)、タングステン、モリブデン等のように、放熱性(熱伝導性)の高い材料を用いることができ、更に表面にNiメッキを施したものでもよい。底壁板部41の外側には、更に放熱用のヒートシンクを設けることもできる。もちろん、底壁板部41に放熱機能を持たせない構成を採用することもできる。
The bottom
周壁部42は、電気的な絶縁性、及び収容ケース4としての剛性を有しており、形成材料としては、例えばエポキシ樹脂やウレタン樹脂等の樹脂材料を用いることができる。これらには、必要に応じてガラスフィラーやシリカ等の添加剤を加えることとしても良い。周壁部42には、複数の外部接続端子5が封止されている。
The
外部接続端子5は、導電性部材を断面視L字状に屈曲させて形成されており、一端が周壁部42内において上方に延びるように配されると共に、他端が収容ケース4の内部に露出するように配されている。
The
接続端子6は、導電性材料を用いて帯状に形成されており、半導体チップ2、配線パターン3b、外部接続端子5の表面とハンダなどの接合部材と介して接続されている。これにより、半導体チップ2の上面と配線パターン3b、あるいは配線パターン3bと外部接続端子5を電気的に接続している。
The
接続端子6の形成材料としては、通常の配線材料としてもちいる銅やアルミニウム等の金属材料を用いることができる。また、帯状の接続端子6は半導体装置1Aの高さ方向に屈曲しており、複数の接続端子6における高さ方向の頂点位置が互いに等しくなっている。もちろん、接続端子6は湾曲していても良く、全ての接続端子6の頂点位置が同じではない構成であってもよい。
As a material for forming the
熱伝導層7は、複数の接続端子6の頂点位置にそれぞれ設けられている。本実施形態の半導体装置1Aでは、各接続端子6の頂点位置がすべて等しいため、それぞれの熱伝導層7は同じ厚さに形成されている。接続端子6の頂点位置が異なる場合には、熱伝導層7の厚さを変えることにより、各接続端子6に設けられた熱伝導層7の上部での位置を良好に揃える構成とすると良い。
The heat
熱伝導層7の形成材料としては、絶縁性を有し且つ高熱伝導性を有する材料を採用することができ、高い熱伝導性が付与された樹脂材料が好適である。熱伝導層7の熱伝導性は、封止層9の形成材料よりも高いことが好ましい。このような材料としては、例えば、日立化成工業株式会社製の「ハイセット」を採用することができる。
As a material for forming the heat
蓋材8は、複数の熱伝導層7に接するように配置され、端部が周壁部42の内壁に形成された凹部43に嵌合している。凹部43は、周壁部42の内壁に沿って収容ケース4の内部を囲むように連続する帯状のものでもよく、また、収容ケース4の内部を囲むように設定された配列軸上に複数の凹部を形成したものでも良い。
The
複数の凹部43を設ける場合には、蓋材8の周囲に対応する凸部を設ける必要がある。蓋材8が配置されていることにより、半導体装置1Aの内部構造が外部から視認できないように隠すことができ、装置のデザイン性を高めることができる。
In the case where a plurality of
このような蓋材8は、封止層9の形成材料よりも高い形成材料を用いて設けられており、例えば、セラミックスや金属材料を用いることができる。蓋材8の形成材料として金属材料を選択したとしても、蓋材8に接する周壁部42や熱伝導層7の形成材料が絶縁性を有しているため、内部の配線パターン3bや接続端子6と導通することはない。また、蓋材8には、複数の貫通孔8a(図1では4つ)が設けられている。貫通孔8aは、収容ケース4内に蓋材8を配置した場合に、接続端子6と平面的に重ならない位置に設けられている。
Such a
封止層9は、電気的な絶縁性を有する高分子ゲル(封止材)を形成材料として、収容ケース4と蓋材8とで囲繞された空間を充填している。封止層9の形成材料としては、例えばシリコーンゲルが挙げられる。
The
このような構成の半導体装置1Aでは、使用により半導体チップ2が発熱した場合における、接続端子6の接続部での亀裂発生を抑制することができる。
In the semiconductor device 1 </ b> A having such a configuration, it is possible to suppress the occurrence of cracks at the connection portions of the
従来の半導体装置では、使用環境や使用発熱によって半導体装置が加熱されると、封止層を構成する封止材が熱膨張し、接続端子の接合部(例えばハンダ付けしている部分)に張力が加わるために、接合部に亀裂が発生しやすいという不具合があった。しかし、本実施形態の半導体装置1Aでは、封止層9の熱膨張により接続端子6の接合部に張力が加わるとしても、蓋材8の自重、および蓋材8の凹部43における嵌合によって、接合部に下向きの力が係った状態であるため、接合部における亀裂発生が抑制される。
In a conventional semiconductor device, when the semiconductor device is heated due to usage environment or heat generation, the sealing material constituting the sealing layer is thermally expanded, and tension is applied to the connection portion (for example, a soldered portion) of the connection terminal. Therefore, there is a problem that cracks are likely to occur at the joint. However, in the
また、半導体チップ2で発生した熱は、直接または配線パターン3bを介して接続端子6に伝わり、熱伝導層7を介して蓋材8に伝わることとなる。接続端子6、熱伝導層7および蓋材8は、封止層9よりも高い熱伝導性を有しているため、半導体チップ2で発生した熱が封止層9を介して放熱されていた従来の構造と比べ、効率的に放熱されることとなる。すると、封止層9側からの放熱が促進され、半導体装置1A全体として放熱効率が向上することとなる。すると、封止層9の熱膨張による体積変化自体を抑制することができるため、熱衝撃が抑制され、亀裂発生を抑えることができる。
Further, the heat generated in the
図3は、本実施形態の半導体装置1Aの製造方法を示す工程図であり、図2に対応する図である。
FIG. 3 is a process diagram showing the method for manufacturing the
まず、図3(a)に示すように、収容ケース4内に基板3および基板3上に実装された半導体チップ2を収容し、接続端子6を高さ方向に湾曲させて半導体チップ2と配線パターン3b、配線パターン3bと外部接続端子5との電気的導通を行う。そして、接続端子6の頂上部付近に熱伝導層7を設ける。このとき、接続端子6の頂上部は、高さ方向の位置が収容ケース4の内壁に設けられた凹部43の位置よりも高くなっている。
First, as shown in FIG. 3A, the
次いで、図3(b)に示すように、収容ケース4の内壁に設けられた凹部43に蓋材8を嵌合させ、蓋材8を配置する。接続端子6の頂上部の位置が凹部43の位置よりも高いため、蓋材8を配置する際には、蓋材8が熱伝導層7に当接しながら接続端子6を押し下げることとなり、自然に蓋材8と熱伝導層7とが密着した状態となる。
Next, as shown in FIG. 3B, the
次いで、図3(c)に示すように、蓋材8に設けられた貫通孔8aから、シリコーンゲルを注入し、封止層9を形成する。貫通孔8aは複数もうけられているため、少なくとも一つの貫通孔8aからはシリコーンゲルの注入を行わないようにして、該貫通孔8aから注入部分の空気を抜きながらシリコーンゲルの注入を行う。
Next, as shown in FIG. 3C, silicone gel is injected from the through
この際、蓋材8が凹部43に嵌合しているため、シリコーンゲルの注入によって蓋材8が持ち上がることなく、蓋材8と熱伝導層7との密着を維持することができる。シリコーンゲルの注入が終了すると、必要に応じて貫通孔8aを別部材で閉じ、封止層9が外気に触れないようにすることとしても良い。
本実施形態の半導体装置1Aは、以上のようにして製造する。
At this time, since the
The
以上のような構成の本実施形態の半導体装置1Aでは、封止層9側からの効率的な放熱を実現するとともに、接続端子の接合部における亀裂発生を抑制し、電気的な信頼性の向上を可能とする半導体装置1Aとすることができる。
In the
また、以上のような半導体装置1Aの製造方法では、接続端子6、熱伝導層7、蓋材8を確実に接触させた上で、予め蓋材8に設けられた貫通孔8aから封止材を充填するため、接続端子6、熱伝導層7、蓋材8が接触した封止構造を容易に形成することができる。
Further, in the manufacturing method of the
なお、本実施形態の半導体装置1Aでは、熱伝導層7が複数の接続端子6にそれぞれ設けられていることとしたが、これに限らず、複数の接続端子6にまたがって当接する熱伝導層を設けることとしても良い。この場合は、例えば蓋材8の封止層9に面する側の全面に熱伝導層7を設けておき、半導体チップ2と接続された複数の接続端子6に共通して熱伝導層7が接するように蓋材8を配置するようにして、半導体装置1Aを組み立てると良い。
In the semiconductor device 1 </ b> A of the present embodiment, the heat
また、本実施形態の半導体装置1Aでは、熱伝導層7を設けることとしたが、熱伝導層7を配設せずに、接続端子6と蓋材8とが接し半導体チップ2からの放熱を促進する構成であってもよい。このような構成の半導体装置は、熱伝導層7を設ける工程を除く他は、上述の製造方法と同様にして製造することができる。
Further, in the
また、本実施形態の半導体装置1Aでは、収容ケース4から装置上方に向けて外部接続端子5が配設されている構成としたが、本発明はこのような構成の半導体装置に限るものではない。
In the
図4は、本発明の変形例に係る半導体装置1Bの断面図である。本実施形態の半導体装置1Bは、第1実施形態の半導体装置1Aと一部共通しており、異なるのは、半導体装置1Bが、半導体装置1Aの外部接続端子5に代えて、基板3から底壁板部41を貫通して装置下方に向けて外部接続端子50が配設されている面実装タイプの半導体装置であることである。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a
半導体装置1Bは、複数の外部接続端子50を有しており、各外部接続端子50は、基板本体3aを介して配線パターン3bと接続されている。このような外部接続端子50を有する半導体装置1Bでは、装置下方(底壁板部41側)で他のプリント基板等と接続する面実装が可能となっている。
The
このような構成の半導体装置1Bであっても、半導体チップ2で発生した熱は、接続端子6と熱伝導層7とを介して蓋材8から放熱される。そのため、封止層9側からの効率的な放熱を実現するとともに、接続端子の接合部における亀裂発生を抑制し、電気的な信頼性の向上を可能とする半導体装置1Bとすることができる。
Even in the semiconductor device 1 </ b> B having such a configuration, the heat generated in the
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described examples are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
1A,1B…半導体装置、2…半導体チップ、4…収容ケース、41…放熱板(底壁板部)、43…凹部、6…接続端子、7…熱伝導層、8…蓋材、8a…貫通孔、9…封止層
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記半導体チップを内部に収容する収容ケースと、
前記半導体チップの上面に一端が接続された接続端子と、
前記収容ケースの内部に充填されて前記半導体チップ及び前記接続端子を埋設する封止層と、
前記封止層の上部に、前記封止層の材料よりも高い伝熱性を有する材料を用いて設けられ、前記接続端子と熱的に接続された蓋材と、を有し、
前記接続端子と前記蓋材との間に両者に当接して設けられた絶縁性を有する熱伝導層を有し、
前記接続端子が帯状であり、前記熱伝導層と帯面で当接しており、
前記接続端子を複数有し、
前記熱伝導層は、前記複数の接続端子にまたがって当接しており、
前記収容ケースの内壁に凹部が設けられ、前記蓋材が前記凹部に嵌合しており、
前記凹部は、前記内壁に沿って前記収容ケースの内部を囲むように連続する帯状のものであり、
前記蓋材は、貫通孔が設けられるとともに、前記凹部の全体に嵌合している半導体装置。 A semiconductor chip;
A housing case for housing the semiconductor chip;
A connection terminal having one end connected to the upper surface of the semiconductor chip;
A sealing layer filled in the housing case and embedded in the semiconductor chip and the connection terminal;
The upper part of the sealing layer is provided using a material having higher heat conductivity than the material of the sealing layer, and has a lid member thermally connected to the connection terminal,
Between the connection terminal and the lid member, having a heat conductive layer having insulation provided in contact with both,
The connection terminal has a belt-like shape and is in contact with the heat conducting layer at the belt surface;
A plurality of the connection terminals;
The heat conductive layer is in contact with the plurality of connection terminals,
A recess is provided in the inner wall of the housing case, and the lid member is fitted in the recess,
The concave portion is a belt-like one continuous so as to surround the inside of the housing case along the inner wall,
The lid member is a semiconductor device in which a through-hole is provided and fitted into the entire recess.
湾曲または屈曲した各接続端子の高さ方向の頂点位置が、いずれも等しいことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 A plurality of the connection terminals curved or bent in the height direction;
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the apex positions in the height direction of the curved or bent connection terminals are all equal.
一端が前記半導体チップ上にハンダ付けされた接続端子に、絶縁性を有する形成材料を用いて前記接続端子に当接した熱伝導層を設ける工程と、
貫通孔を有する蓋材を、前記貫通孔が前記熱伝導層と平面的に重ならない位置となるように前記熱伝導層の上部に当接させて配置する工程と、
前記貫通孔を介して、前記収容ケースと前記蓋材とに囲まれた空間に封止材を充填する工程と、を有し、
前記収容ケースには、内壁に沿って前記収容ケースの内部を囲むように連続する帯状の凹部が設けられ、
前記蓋材を配置する工程では、前記蓋材を前記熱伝導層に当接させながら前記接続端子を押し下げることで、前記熱伝導層と前記蓋材とを密着させ、前記凹部の全体に前記蓋材を嵌合させることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor chip is housed in a housing case,
A step of providing a heat conductive layer in contact with the connection terminal using a forming material having insulation on the connection terminal soldered on the semiconductor chip at one end;
A step of placing a lid member having a through hole in contact with the upper portion of the heat conductive layer so that the through hole does not overlap the heat conductive layer in a plane;
Filling the space surrounded by the housing case and the lid material with the sealing material through the through-hole,
The storage case is provided with a continuous band-shaped recess so as to surround the interior of the storage case along an inner wall,
In the step of disposing the lid member, the thermal conductive layer and the lid member are brought into close contact with each other by pushing down the connection terminal while the lid member is in contact with the thermal conduction layer, and the lid is entirely covered with the lid. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising fitting a material.
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